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应用题——光电检测技术期末整理

应用题——光电检测技术期末整理
应用题——光电检测技术期末整理

2、阐述用差动法检测溶液浓度的工作原理(同时画出原理图)及工作过程(必须写出浓度表达式)(14 分)

原理和工作过程:光源 1 发出的光经单色器 2 后成为单色光,该单色光的波长应选为待 测溶液的峰值吸收波长。将该光线用分束器 BS 分成两束,分别通过待测溶液 S2 和参比溶液 S1,并用两个性能一致的光电探测器接收。由于参比溶液对工作波长的光不产生吸收,而待测溶液对该波长的光有较强的吸收, 因此, 探测器 PD1 接收到的光强度 I1 即为入射光强度 I0, 而探测器 PD2 接收到的光强度 I2 取决于待测溶液的浓度。

系统输出电压为:

式中,C0 为比例常数; I φ 1 为 PD1 上产生的光电流; I φ 2 为 PD2 上产生的光电流;K1、K2 为 PD1 和 PD2 的灵敏度, φ1 、 φ 2 为到达 PD1 和 PD2 上的光通量。若 PD1 和 PD2 性能一致,则 K1=K2, 故上式可变为:

由于在忽略反射和散射的情况下,I 1=I 2,故

可见,最后输出电压即为溶液的吸光度值,亦即反映了溶液的浓度。 (5 分)

4.阐述用补偿法检测溶液浓度的工作原理及工作过程。(13分)

答:原理和工作过程:光源1发出的光经单色器2后成为单色光,该单色光的波长应选为待测溶液的峰值吸收波长。将该光线用分束器BS 分成两束,分别通过待测溶液S 2和参比溶液S 1,并用两个性能一致的光电探测器接收。由于参比溶液对工作波长的光不产生吸收,而待测溶液对该波长的光有较强的吸收,因此,探测器PD 1接收到的光强度I 1即为入射光强度I 0,而探测器PD 2接收到的光强度I 2取决于待测溶液的浓度。

系统输出电压为:

式中,C 0为比例常数;1φI 为PD 1上产生的光电流;2φI 为PD 2上产生的光电流;K 1、K 2为PD 1

和PD 2的灵敏度,1φ、2φ为到达PD 1和PD 2上的光通量。若PD 1和PD 2性能一致,则K 1=K 2

,2211120122100lg /)lg (lg φφφφK K R R C R R I I C U =-=2

1

12211200lg lg I I R R C R R C U ==φφ

故上式可变为:

由于在忽略反射和散射的情况下,I 1=I 2,故

可见,最后输出电压即为溶液的吸光度值,亦即反映了溶液的浓度。 (5分)

(8分)

七、简述CCD 的两种基本类型,画出用线阵CCD 测量微小物体(小于100微米)原理简图,并分析测量原理。(15分

)

CCD 有两种基本类型:一种是电荷包存贮在半导体与绝缘体之间的界面,并沿界面传输,这类器件称为表面沟道电荷耦合器件(SCCD );另一种是电荷包存贮在离半导体表面一定深度的体内,并在半导体内沿一定方向传输,这类称为体内沟道或埋沟道电荷耦合器件(BCCD )。 原理: 当满足远场条件L ﹥﹥d2/λ时,根据夫琅和费衍射公式可得到

d=K λ/Sin θ (1)

当θ很小时(即L 足够大时)Sin θ≈tg θ= Xk/L

代入(1)式得 d=== (2)

S ——暗纹周期,S=XK/K 是相等的,则测细丝直径d 转化为用CCD 测S 测量简图

20

0lg I I

K U

光电技术简答题复习资料

“光电技术简答题”复习资料 一、回答问题: 7、什么是朗伯辐射体? 在任意发射方向上辐射亮度不变的表面,即对任何θ角Le 为恒定值(理想辐射表面)。朗伯辐射表面在某方向上的辐射强度与该方向和表面法线之间夹角的余弦成正比。 θc o s 0I I = 10、写出光源的基本特性参数。 (1)辐射效率和发光效率 (2)光谱功率分布 (3)空间光强分布 (4)光源的色温 (5)光源的颜色 11、光电探测器常用的光源有哪些? 热辐射光源:太阳;白炽灯,卤钨灯;黑体辐射器(模拟黑体,动物活体)。 气体放电光源:汞灯,钠灯,氙灯,荧光灯等。 固体发光光源:场致发光灯,发光二极管等。 激光器:气体激光器,固体激光器,染料激光器,半导体激光器等。 12、画出发光二极管的结构图并说明其工作原理。 发光二极管的基本结构是半导体P-N 结。 工作原理:n 型半导体中多数载流子是电 子,p 型半导体中多数载流子是空穴。P-N 结未加电压时构成一定势垒。加正向偏压时,内 电场减弱,p 区空穴和n 区电子向对方区域的 扩散运动相对加强,构成少数载流子的注入,从而p-n 结附近产生导带电子和价带空穴的复合,复合中产生的与材料性质有关的能量将以热能和光能的形式释放。以光能形式释放的能量就构成了发光二极管的光辐射。 13、说明发光二极管的基本特性参数有哪些。 (1)量子效率: 1)内发光效率:PN 结产生的光子数与通过器件的电子数的比例。 2)外发光效率:发射出来的光子数与通过器件的电子数的比例。 (2)发光强度的空间分布: (3)发光强度与电流关系:电压低于开启电压时,没有电流,也不发光。电压高于开启电压时显示出欧姆导通性。在额定电流范围内,发光强度与通过的电流成正比。 (4)光谱特性:发射功率随光波波长(或频率)的变化关系。 (5)响应时间:从注入电流到发光二极管稳定发光或停止电流到发光二极管熄灭所用的时间。表达了发光二极管的频率特性。 (6)寿命:亮度随时间的增加而减小。当亮度减小到初始值的e -1时所延续的时间。 17、简述PN 结光伏效应(分正偏、反偏、零偏三种情况)。 S i O 2 铝电极 背电极 P N + - 图 发光二极管的结构图

光电检测技术试题及答案

光电检测技术试题及答案 光电检测技术试题及答案1、光电器件的基本参数特性有哪些? (响应特性噪声特性量子效率线性度工作温度) @响应特性分为电压响应度电流响应度光谱响应度积分响应度响应时间频率响应 @噪声分类:热噪声散粒噪声产生-复合噪声 1/f噪声信噪比S/N 噪声等效功率NEP 2、光电信息技术是以什么为基础,以什么为主体,研究和发展光电信息的形成、传输、接收、变换、处理和应用。 (光电子学光电子器件) 3、光电检测系统通常由哪三部分组成 (光学变换光电变换电路处理) 4、光电效应包括哪些 外光电效应和内光电效应) 外光电效应:物体受光照后向外发射电子——多发生于金属和金属氧化物。内光电效应:物体受到光照后所产生的光电子只在物质内部而不会逸出物体外部——多发生在半导体。 内光电效应又分为光电导效应和光生伏特效应。

光电导效应:半导体受光照后,内部产生光生载流子,使半导体中载流子数显著增加而电阻减少的现象。 光生伏特效应:光照在半导体PN结或金属—半导体接触面上时,会在PN结或金属—半导体接触的两侧产生光生电动势。 5、光电池是根据什么效应制成的将光能转换成电能的器件,按用途可分为哪几种? (光生伏特效应太阳能光电池和测量光电池) 6、激光的定义,产生激光的必要条件有什么? ( 定义:激光是受激辐射的光放大粒子数反转光泵谐振腔) 7、热释电器件必须在什么样的信号的作用下才会有电信号输出? (交变辐射) 8、 CCD是一种电荷耦合器件,CCD的突出特点是以什么作为信号,CCD的基本功能是什么? (电荷 CCD的基本功能是电荷的存储和电荷的转移。) 9根据检查原理,光电检测的方法有哪四种。 (直接作用法差动测量法补偿测量法脉冲测量法) 10、光热效应应包括哪三种。 (热释电效应辐射热计效应温差电效应) 11、一般PSD分为两类,一维PSD和二维PSD,他们各自用途是什么?

光电检测技术期末试卷试题大全

1、光电器件的基本参数特性有哪些? (响应特性噪声特性量子效率线性度工作温度) 响应特性分为电压响应度电流响应度光谱响应度积分响应度响应时间频率响应 噪声分类:热噪声散粒噪声产生-复合噪声1/f噪声信噪比S/N 噪声等效功率NEP 2、光电信息技术是以什么为基础,以什么为主体,研究和发展光电信息的 形成、传输、接收、变换、处理和应用。 (光电子学光电子器件) 3、光电检测系统通常由哪三部分组成 (光学变换光电变换电路处理) 4、光电效应包括哪些 外光电效应和内光电效应) 外光电效应:物体受光照后向外发射电子——多发生于金属和金属氧化物。 内光电效应:物体受到光照后所产生的光电子只在物质内部而不会逸出物体外部——多发生在半导体。 内光电效应又分为光电导效应和光生伏特效应。 光电导效应:半导体受光照后,内部产生光生载流子,使半导体中载流子数显著增加而电阻减少的现象。 光生伏特效应:光照在半导体PN结或金属—半导体接触面上时,会在PN结或金属—半导体接触的两侧产生光生电动势。 5、光电池是根据什么效应制成的将光能转换成电能的器件,按用途可分为 哪几种? (光生伏特效应太阳能光电池和测量光电池) 6、激光的定义,产生激光的必要条件有什么? (定义:激光是受激辐射的光放大粒子数反转光泵谐振腔) 7、热释电器件必须在什么样的信号的作用下才会有电信号输出? (交变辐射) 8、CCD是一种电荷耦合器件,CCD的突出特点是以什么作为信号,CCD的 基本功能是什么? (电荷CCD的基本功能是电荷的存储和电荷的转移。) 9根据检查原理,光电检测的方法有哪四种。 (直接作用法差动测量法补偿测量法脉冲测量法) 10、光热效应应包括哪三种。 (热释电效应辐射热计效应温差电效应) 11、一般PSD分为两类,一维PSD和二维PSD,他们各自用途是什么? (一维PSD主要用来测量光点在一维方向的位置;二维PSD用来测定光点在平面上的坐标。) 12、真空光电器件是基于什么效应的光电探测器,它的结构特点是有一个真空管,其他元件都在真空管中,真空光电器件包括哪两类。 (外光电效应光电管光电倍增管) 二、名词解释 1、响应度 (响应度(或称灵敏度):是光电检测器输出信号与输入光功率之间关系的度量。)2、信噪比 (是负载电阻上信号功率与噪声功率之比)

完整word版,光电技术期末复习

第一章光辐射与光源 1.1辐射度的基本物理量 1.辐射能Qe:一种以电磁波的形式发射,传播或接收的能量。单位为J(焦耳)。 2辐射通量Φe:又称为辐射功率Pe,是辐射能的时间变化率,单位为W(瓦),是单位时间内发射,传播或接收的辐射能,Φe=dQe/dt(J/S焦耳每秒) 3辐射强度Ie:点辐射源在给定方向上单位立体角内的辐射能量单位为W/sr(瓦每球面度) Ie=dΦe/dΩ. 4辐射照度Ee:投射在单位面积上的辐射能量,Ee=dΦe/dA单位为(W/㎡瓦每平方米)。dA是投射辐射通量dΦe的面积元。 5辐射出射度Me:扩展辐射源单位面积所辐射的通量,即Me=dΦ/dS。dΦ是扩展源表面dS在各方向上(通常为半空间360度立体角)所发出的总的辐射通量,单位为瓦每平方米(W/㎡)。 6,辐射亮度Le:扩展源表面一点处的面元在给定方向上单位立体角,单位投影面积内发出的辐射通量,单位为W/sr*㎡(瓦每球面度平方米)。 7光谱辐射量:也叫光谱的辐射量的光谱密度。是辐射量随波长的辐射率。 光辐射量通量:Φe(λ):辐射源发出的光在波长为λ处的单位波长间隔内的辐射通量。 Φe(λ)=dΦe/dλ单位为W/um或W/nm。 1.2 明视觉光谱光视效率V(λ):视觉主要由人眼视网膜上分布的锥体细胞的刺激所引起的。(亮度大于3cd/m2,最大值在555nm处) 暗视觉光谱光视效率:视觉主要由人眼视网膜上分布的杆状细胞刺激所引起的。(亮度小于0.001cd/m2,最大值在507nm处) 1.3 辐射度量和光度量的对照表 辐射度量符号单位光度量符号单位 辐射能Qe J 光量Qv Lm/s 辐射通量或 辐射功率 Φe W 光通量Φv lm 辐射照度Ee W/㎡光照度Ev Lx=lm/㎡ 辐射出度Me W/㎡光出射度Mv Lm/㎡ 辐射强度Ie W/sr 发光强度Iv Cd=lm/sr 辐射亮度Le W/sr*㎡光亮度 光谱光视效率 Lv V(λ) Cd/㎡ 按照人眼的视觉特性V(λ)来评价的辐射通量Φe即为光通量Φv: Φv=Km 780 380 Φe(λ)V(λ)dλ式中Km为名视觉的最大光谱光谱光视效率函数,也成为光功当量。国际实 用温标理论计算值Km为680lm/W。 光度量中最基本的单位是发光强度单位——坎德拉,记作cd,它是国际单位制中七个基本单位之一(其他几个为:米,千克,秒,安(培),开(尔文),摩(尔))。光通量的单位是流明(lm),它是发光强度为1lm的均匀电光源在单位立体角内发出的光通量。光照度的单位是勒克斯(lx),它相当于1lm的光通量均匀的照在1m2的面积上所产生的光照度。 1.4 热辐射的基本物理量(5页) 1辐射本领:辐射体表面在单位波长间隔单位面积内所辐射的通量 2吸收率α(λ,T):在波长λ到λ+dλ间隔内被物体吸收的通量与λ射通量之比,它与物体的温度和波长有关,

光电技术试题

1-3章练习题 一、填空 1、光强度是指电光源在内 发射的辐通量,单位为。 2、维恩位移定律指出:当温度升高时,峰值 光谱辐出度所对应的波长向移动。当人体的温度为37℃时,辐射的峰值波长为。 3、若入射光辐射的光子能量足够大,它和金 属或半导体材料中的电子相互作用而使电子从物质表面逸出。这种现象称为。 4、为了提高光敏电阻的光电导灵敏度,要尽可能的缩短光敏电阻两极间,光敏电阻的光敏面常设计为。

5、光电二极管可分为以P型硅为衬底的 和以为衬底的2CU型两种结构 形式。 6、有一辐射功率恒为5lm的辐射光源,照射到光电探测器件上,探测器的输出电流为 0.6mA, 则器件的电流灵敏度。 7、如图所示的光电三极管的光 谱响应曲线,由图可知它的响应 范围为,峰值波长为。 8、光敏电阻的暗电导为2S,在200lx的光照射下,亮、暗电导之比为100:1,则光电导灵敏度为。

二、简答题 1、在光学上对光辐射的度量建立哪两套单位? 他们分别适用什么波谱范围? 2、 PIN 光敏二极管的结构有何特点,它的频响为什么很高? 3、 硅光电池的工作原理? 三、计算分析题 1、已知波长λ=400nm 光的光视效率V (λ)= 0.0004 ,该波长上1W 的光功率可以产生的光通量为多少? 2、在光敏电阻的恒流偏置电路中,已知电源电压为U bb =15V,R e =5.3K ,三极管的放大倍率为100,稳压二极管的输出电压为6V ,设光敏电租在40lx-100lx 之间γ 值不变, (1)求流过光敏电阻的电流? (2)光照度为50lx 时输出电压为8V ,此时光敏电阻为多少?(3)光照度为80lx 时输出电压为10V 光敏电阻的值为多少?(4)γ值为多少? lg70.85;lg50.699lg80 1.9;lg50 1.699 ====;

光电检测技术与应用-郭培源-课后答案

光电检测技术与应用课后答案 第1章 1、举例说明你说知道的检测系统的工作原理。 (1)光电检测技术在工业生产领域中的应用:在线检测:零件尺寸、产品缺陷、装配定位…(2)光电检测技术在日常生活中的应用: 家用电器——数码相机、数码摄像机:自动对焦---红外测距传感器自动感应灯:亮度 检测---光敏电阻 空调、冰箱、电饭煲:温度检测---热敏电阻、热电偶遥控接收:红外检测---光敏二极管、光敏三极管可视对讲、可视电话:图像获取---面阵CCD 医疗卫生——数字体温计:接触式---热敏电阻,非接触式---红外传感器办公商务——扫描仪:文档扫描---线阵CCD 红外传输数据:红外检测---光敏二极管、光敏三极管(3)光电检测技术在军事上的应用:夜视瞄准机系统:非冷却红外传感器技术激光测距仪:可精确的定位目标光电检 测技术应用实例简介点钞机 (1)激光检测—激光光源的应用用一定波长的红外激光照射第五版人民币上的荧光字,会使荧光字产生一定波长的激光,通过对此激光的检测可辨别钞票的真假。由于仿制 困难,故用于辨伪很准确。(2)红外穿透检测—红外信号的检测红外穿透的工作原理是利用人民币的纸张比较坚固、密度较高以及用凹印技术印刷的油墨厚度较高,因而 对红外信号的吸收能力较强来辨别钞票的真假。人民币的纸质特征与假钞的纸质特征 有一定的差异,用红外信号对钞票进行穿透检测时,它们对红外信号的吸收能力将会 不同,利用这一原理,可以实现辨伪。 (3)荧光反应的检测—荧光信号的检测荧光检测的工作原理是针对人民币的纸质进行检测。人民币采用专用纸张制造(含85%以上的优质棉花),假钞通常采用经漂白处理后的普通纸进行制造,经漂白处理后的纸张在紫外线(波长为365nm的蓝光)的照射下会出现荧光反应(在紫外线的激发下衍射出波长为420-460nm的蓝光),人民 币则没有荧光反应。所以,用紫外光源对运动钞票进行照射并同时用硅光电池检测钞 票的荧光反映,可判别钞票真假。 (4)纸宽的检测—红外发光二极管及接收二极管的应用主要是用于根据钞票经过此红外发光及接收二极管所用的时间及电机的转速来间接的计算出钞票的宽度,并对机器 的运行状态进行判断,比如有无卡纸等;同时也能根据钞票的宽度判断出其面值。

光电技术试题

光电技术自动成卷系统 单选题(10题,20分);简答题(5题,40分);综合题(1题,15分);计算题(1题,10分);设计题(1题,15分) 锁定放大器是基于 A.自相关检测理论 C B.互相关捡测理论 「 C.直接探测址子限理论 C D?相T?探测原理 2、下列哪一种应用系统为典型的相干探测应用实例 「 A ?照相机自动曝光 「 B ?飞行目标红外辐射探测 「 C.激光陀螺测址转动角速度 C D ?子弹射击钢板闪光测址 3、依据光电器件伏安特性,下列哪些器件不能视为恒流源: 「 A.光电二极管 ( B.光电三极管 C C.光电倍増管 r D.光电池 4、对于P型半导体來说.以下说法不正确的是 A?空穴为多子.电子为少子 B ?能帯图中费米能级靠近价带顶 C.光照时内部不可能产生木征吸收

' D.弱光照时载流子寿命与热平衡时空穴浓度成反比 5、在飞轮转速和方向的光电测虽系统中.若光源采用激光二极管.激光波长632nm.输出光调制频率为1kHz,探测器为CdSe光敬电阻,后接的检测电路为帯通滤波放大器.其中心频率为1kHz.带宽为lOOHzo 这样,检测系统可以消除光敏电阻哪些噪声的影响 f噪声,热噪声 r B?产生-复合噪声,热噪声 r C?产生-复合噪声,热噪声 f噪声,产生■复合噪声 6、在非相干探测系统中 「A?检测器能响应光波的波动性质,输出的电信号间接表征光波的振幅、频率和相 C B ?检测器貝响应入射其上的平均光功率 C C.具有空间滤波能力 C D.具有光谱滤波能力 7、关于半导体对光的吸收.下列说法正确的是 「 A.半导体非木征吸收时,产生电子一空穴对 B.朵质半导体木材料不会发生本征吸收 C C ?半导体对光的吸收与入射光波长有关 C D?非木征吸收时,吸收的能址全部转换为材料的热能 8、下列关于热电偶和热电堆的说法不正确的是 A.热电堆的测址误差比热电偶小 B ?热电堆的测量分辨率比热电偶高 c?热电堆的光电灵墩度比热电偶高 ' D.两者均基于光热效应

光电检测技术课程作业及答案(打印版)

光电检测技术课程作业及答案(打印版)

思考题及其答案 习题01 一、填空题 1、通常把对应于真空中波长在(0.38m μ)范围内的电磁辐 μ)到(0.78m 射称为光辐射。 2、在光学中,用来定量地描述辐射能强度的量有两类,一类是(辐射度学量),另一类是(光度学量)。 3、光具有波粒二象性,既是(电磁波),又是(光子流)。光的传播过程中主要表现为(波动性),但当光与物质之间发生能量交换时就突出地显示出光的(粒子性)。 二、概念题 1、视见函数:国际照明委员会(CIE)根据对许多人的大量观察结果,用平均值的方法,确定了人眼对各种波长的光的平均相对灵敏度,称为“标准光度观察者”的光谱光视效率V(λ),或称视见函数。 2、辐射通量:辐射通量又称辐射功率,是辐射能的时间变化率,单位为瓦(1W=1J/s),是单位时间内发射、传播或接收的辐射能。 3、辐射亮度:由辐射表面定向发射的的辐射强度,除于该面元在垂直于该方向的平面上的正投影面积。单位为(瓦每球面度平方米) 。 4、辐射强度:辐射强度定义为从一个点光源发出的,在单位时间内、给定方向上单位立体角内所辐射出的能量,单位为W/sr(瓦每球面度)。 三、简答题 辐射照度和辐射出射度的区别是什么? 答:辐射照度和辐射出射度的单位相同,其区别仅在于前者是描述辐射接

收面所接收的辐射特性,而后者则为描述扩展辐射源向外发射的辐射特性。 四、计算及证明题 证明点光源照度的距离平方反比定律,两个相距10倍的相同探测器上的照度相差多少倍?答: 2 22 4444R I R I dA d E R dA d E R I I ===∴=ππφπφφπφ=的球面上的辐射照度为半径为又=的总辐射通量为在理想情况下,点光源设点光源的辐射强度为ΘΘ ()1 2222222221 122 12 11001001010E E L I E L I L I L I E R I E L L L L =∴====∴= =ΘΘ又的距离为第二个探测器到点光源, 源的距离为设第一个探测器到点光 习题02 一、填空题 1、物体按导电能力分(绝缘体)(半导体)(导体)。 2、价电子的运动状态发生变化,使它跃迁到新的能级上的条件是(具有能向电子提供能量的外力作用)、(电子跃入的那个能级必须是空的)。 3、热平衡时半导体中自由载流子浓度与两个参数有关:一是在能带中(能态的分布),二是这些能态中(每一个能态可能被电子占据的概率)。 4、半导体对光的吸收有(本征吸收)(杂质吸收)(自由载流子吸收)(激子吸收)(晶格吸收)。半导体对光的吸收主要是(本征吸收)。 二、概念题 1、禁带、导带、价带:

光电检测技术考试试卷

光电检测技术期中考试试卷 2014 一.选择题(20分) 1.对于费米能级,以下说法不正确的是( ) A 一个平衡的系统只能有唯一一个费米能级 B 电子占据率为时所对应的能级 C p 型半导体材料费米能级靠近价带顶 D n 型半导体材料费米能级靠近价带顶 2.负电子亲和势阴极和正电子亲和势比较有重要差别,参与发射的的电子( ) A 不是冷电子,而是热电子 B 不是热电子,而是冷电子 C 既是冷电子,又是热电子 D 既不是冷电子,也不是热电子 3.下列器件按照响应速度由快到慢的顺序,正确的是( ) A PIN 光电二极管 PN 结光电二极管 光电三极管 光敏电阻 B PIN 光电二极管 光敏电阻PN 结光电二极管 光电三极管 C 光电三极管 PIN 光电二极管 光敏电阻PN 结光电二极管 D PN 结光电二极管 光电三极管 PIN 光电二极管 光敏电阻 4.下列探测器的光-电响应时间,由少数载流子的寿命决定: ( ) A 光电导探测器 B 光电二极管 C 光电倍增管 D 光电倍增管 5.对于光敏电阻,下列说法不正确的是( ) A 弱光照下,光电流与照度之间具有良好的线性关系 B 光敏面做成蛇形,有利于提高灵敏度 C 光敏电阻光谱特性的峰值波长,低温时向短波方向移动 D 光敏电阻具有前历效应 6.下列光源中哪一种光源,可作为光电探测器在可见光区的积分灵敏度测量标准光源:( ) A 氘灯 B 低压汞灯 C 色温2856K 的白炽灯 D 色温500K 的黑体辐射器 7.当黑体的温度升高时,其峰值光谱辐射出射度所对应的波长的移动方向为( ) A.向短波方向移动 B.向长波方向移动 C.不移动 D.均有可能 8.表中列出了几种国外硅APD 的特性参数 根据表中数据,要探测830nm 的弱光信号,最为合适的器件是 ( ) A C30817E B C30916E C C30902E D C30902S 9.已知甲、乙两厂生产的光电器件在色温2856K 标准钨丝灯下标定出的灵敏度分别为uW uA S e /5=, lm A o S v /4.=,则甲乙两厂中光电器件灵敏度比较结果正确的是( ) A. 甲场灵敏度高 B. 乙场灵敏度高 C. 甲乙两场灵敏度一样高 D. 无法比较

光电技术(A卷)试卷

武汉理工大学考试试题纸(A卷) 课程名称光电技术 名词解释(每小题3分,总共15分) 1. 坎德拉(Candela,cd) 2.外光电效应 3.量子效率 4.象增强管 5.本征光电导效应 填空题(每小题3分,总共15分) 1. 光电信息变换的基本形式_________________ 、_______________ 、________________ 、 2. 光电倍增管是一种真空光电器件,它主要由_______ 、____ 、______ 、____ 和_____ 组成。 3. 发光二极管(LED)是一种注入电致发光器件,他由P型和N型半导体组合而成。其发光机理可以分为 和。 4. _________________________________________________________ 产生激光的三个必要条件是 E g,要使该材料有光电子产生,其入射光波的最大波长为 5.已知本征硅的禁带宽度为 、如图1所示的电路中,已知R b=820 Q ,R e=3.3K Q,U W=4V,光敏电阻为 输出电压为6V,80lx是为9V。设光敏电阻在30~100之间的Y值不变。 试求:(1)输出电压为8V时的照度; (2) 若R e增加到6 K Q ,输出电压仍然为8V ,求此时的照度; (3) 输出电压为8V时的电压灵敏度。 四、如果硅光电池的负载为R L。(10分) (1) 、画出其等效电路图; (2) 、写出流过负载的电流方程及开路电压和短路电流; (3) 、标出等效电路图中电流方向。 五、简述PIN光电二极管的工作原理。为什么PIN管比普通光电二极管好?(10分) 六、1200V负高压供电,具有11级倍增的光电倍增管,若倍增管的阴极灵敏度S K为20uA/ lm,阴极入射

传感器与检测技术期末考试试卷及答案

传感器与自动检测技术 一、填空题(每题3分) 1、传感器通常由直接响应于被测量的敏感元件、产生可用信号输出的转换元件、以及相应的信号调节转换电路组成。 2、金属材料的应变效应是指金属材料在受到外力作用时,产生机械变形,导致其阻值发生变化的现象叫金属材料的应变效应。 3、半导体材料的压阻效应是半导体材料在受到应力作用后,其电阻率发生明显变化,这种现象称为压阻效应。 4、金属丝应变片和半导体应变片比较其相同点是它们都是在外界力作用下产生机械变形,从而导致材料的电阻发生变化。 5、金属丝应变片和半导体应变片比较其不同点是金属材料的应变效应以机械形变为主,材料的电阻率相对变化为辅;而半导体材料则正好相反,其应变效应以机械形变导致的电阻率的相对变化为主,而机械形变为辅。 6、金属应变片的灵敏度系数是指金属应变片单位应变引起的应变片电阻的相对变化叫金属应变片的灵敏度系数。 7、固体受到作用力后电阻率要发生变化,这种现象称压阻效应。 8、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器。 9、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器。 10、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器,传感器由在弹性元件上粘贴电阻敏感元件构成,弹性元件用来感知应变,电阻敏感元件用来将应变的转换为电阻的变化。 11、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器,传感器由在弹性元件上粘贴电阻敏感元件构成,弹性元件用来感知应变,电阻敏感元件用来将应变的转换为电阻的变化。 12、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器,传感器由在弹性元件上粘贴电阻敏感元件构成,弹性元件用来感知应变,电阻敏感元件用来将应变的转换为电阻的变化。 13、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器,传感器由在弹性元件上粘贴电阻敏感元件构成,弹性元件用来感知应变,电阻敏感元件用

光电技术试题

光电技术试题

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命题人: 李阳 审核人: 试卷分类(A 卷或B 卷) A 五邑大学 试 卷 学期: 2012 至 2013 学年度 第 1 学期 课程: 光电子技术 课程代号: 010A1860 使用班级: AP10221、AP10222 姓名: 学号: 一、 单选题:(50分,每小题2分) 请将正确的答案填入下表中: 1、从光源的分类上分,汞灯属于:(B ) (A )热辐射光源;(B )气体放电光源;(C )激光光源;(D )电致发光光源。 2、在辐射度学的基本物理量中,描述点辐射源的辐射功率在不同方向上分布的物理量是(C ) (A )辐射能; (B )辐射通量;(C )辐射强度;(D )辐射出射度。 3、从辐射通量与光通量之间的换算关系可知,1W=(A )lm. (A )683; (B )386; (C )836; (D )638。 4、绝对黑体的温度决定了它的辐射光谱分布,随着温度T 的升高,峰值波长 将(A )。 (A )向短波方向移动; (B )向长波方向移动; (C )不移动;(D )随机移动。 5、日光灯是一种低压汞灯,发出波长为( B )nm 紫外光源,再激发荧光粉发了可见光。 (A )283.7; (B )253.7; (C )353.7; (D )333.7。 6、激光器的构成一般由(A )组成。 (A )激励能源、谐振腔和工作物质 (B )固体激光器、液体激光器和气体激光器 (C )半导体材料、金属半导体材料和PN 结材料 (D ) 电子、载流子和光子 7、热释电器件是由TGS 、LiTaO 3等热电晶体材料组成的,但不论哪种材料,都有一个特定温度,称居里温度。只有( C )居里温度,材料才有自发极化性质。 题号 一 二 三 四 五 六 总分 得分 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 题号 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 答案 试卷编号 得分 m

期末考试传感器题库试卷5

试卷五 一、单项选择题(每小题 1分,共 15分) 1.传感器一般包括敏感元件和( D ) A .弹性元件 B.霍尔元件 C.光电元件 2.如果按被测对象分类,温度传感器和压力传感器属于(C ) A .物理型传感器 B.生物量传感器 C.物理量传感器 D.转换元件 D.化学量传感器 D.压电传感器 D.稳定性 3.以下传感器中具有能量放大作用的是( B ) A .热电偶 B.电感式传感器 C.光电池 4.以下特性属于传感器动态特性的是( A ) A .瞬态响应 5.传感器在零点附近的分辨力称为(A A .阀值 B.线性度 C.灵敏度 ) B.分辨力 C.迟滞 D.重复性 6.电阻式传感器是一种基本电量传感器,其非电量与电量转换是通过测量( D ) A .电流值 7.据光生伏打效应制成的光电器件是( B ) A .光敏电阻 B.电压值 C.电感值 D.电阻值 B.光电池 C.光敏二极管 D.光敏晶闸管 8.家用彩色电视机的色彩调整使用的传感器是(A A .光纤传感器 B.红外传感器 C.色彩传感器 D.温度传感器 9.弹性敏感元件的灵敏度和线性度有相互矛盾的问题,提高灵敏度,线性度会(C A .变差 B.变好 10.利用霍尔效应制成的传感器是( C ) A .磁敏传感器 B.温度传感器 C.霍尔传感器 D.气敏传感器 11.影响超声波的衰减程度的因素有介质和( B A .温度 B.频率 12.用来衡量物体温度数值的标尺称为( D ) A .摄氏度 13.属于半导体气敏传感器的是( C ) A .固体电解质式 14.微生物传感器和酶传感器都属于(D ) ) C.不变 D.不能确定 ) C.湿度 D.浓度 B.华氏温度 C.绝对温标 D.温标 B.光干涉式 C.氧化物系 D.接触燃烧式 ) A .电阻传感器 B.电感传感器 C.电容传感器 D.生物传感器 15.智能传感器不具有的功能是( C ) A .自检 16.在测谎仪中一般采用(a A .热敏电阻 17.电容式湿度传感器主要包括陶瓷电容式和( B ) A .金属电容式 B.高分子电容式 C.半导体电容式 D.单晶电容式 18.酶传感器的信号变换方法有电位法和( C ) A .电压法 19.弹性滞后的主要原因是材料内部存在的分子间( D ) A .吸引力 20.以下不属于传感器主要发展方向的是( B ) A .开发新材料 B.简单化 B.自诊断 C.自修复 D.自维护 ) B.光敏电阻 C.磁敏电阻 D.压敏电阻 B.电阻法 C.电流法 D.电容法 D.内摩擦 B.排斥力 C.相容性 C.集成化 D.智能化

光电检测技术与应用期末考试复习资料

光电检测技术与应用期末考试复习资料 1、光电信息技术是以光电子学为基础,以光电子器件为主题,研究和发展光电信息的形成、 传输、接收、减缓、处理和应用的技术。 2、检测是通过一定的物理方式,分辨出被测参数量并归属到某一范围带,以此来判别被测 参数是否合格或参数量是否存在。测量是将被测的未知量与同性质的标准量进行比较,确定被测量对标准量的倍数,并通过数字表示出这个倍数的过程。 3、光学变换与光电转换是光电测量的核心部分。 4、光电检测技术是将光学技术与电子技术相结合实现各种量的检测,具有以下特点:a、 高精度,b、高速度,c、远距离、大量程,d、非接触测量,e、寿命长,f、具有很强的信息处理和运算能力,可将复杂信息并行处理。 5、在物质受到辐射光照射后,材料的电学性质发生了改变的现象称为光电效应,光电效应 可分为外光电效应和内光电效应。 6、内光电效应是指受到光照射的物质内部电子能量状态产生变化,但不存在表面发射电子 的现象。 7、响应时间是描述检测器对入射辐射响应快慢的一个参数。 8、光电检测器的工作温度就是最佳工作状态时的温度,它是光电检测器重要的性能参数之 一。 9、光电耦合器件的主要特性为传输特性与隔离特性。 10、散粒噪声或称散弹噪声,即穿越势垒的载流子的随机涨落所造成的噪声。 11、Is=1/2@A2+@A2d(t)式中:第一项为直流项,若光电检测器输出端有隔直流电 容,则输出光电流只包含第二项,这就是包络检测的意思。 12、热噪声是指载流子无规则的运动造成的噪声,存在于热河电阻中,与温度成正比, 与频率无关。 13、光外差检测系统对检测器性能的要求:a、响应频带宽,b、均匀性好,c、工作温 度高。 14、光波导是指将以光的形式出现的电磁波能量利用全反射的原理约束并引导光波在 光纤内部或表面附近沿轴线方向传播。 15、光纤一般由两层光学性质不同的材料组成,它由折射率n1较大的纤芯和折射率n2 较小的包层同心圆柱结构。 16、将光电信号转换成0、1数字量的过程称为光电信号的二值化处理。 17、在图像识别与图像测量等应用领域常将视频信号的A/D数据采集方法分为“板卡 式”和“嵌入式”。 18、在要求光电检测系统的精度不受光源的稳定性的影响下,应采用浮动阀值二值化 处理电路。 19、HI1175JCB为高速A/D转换器,其最高工作频率为20MHz,DIP封装的器件,转换 器提供参考电源电压。 20、锁相放大器是一种对交变信号进行相敏检波的放大器,三个主要部分:信号通道、 参考通道和相敏检波。 21、相敏检波由混频乘法器和低通滤波器组成,所用参考方式是方波形式。 22、光纤的特性:损耗和色散 23、引起光纤损耗的因素可归结为:吸收损耗(吸收引起)色散损耗(材料引起)。 24、光纤色散可分为:a、材料色散b、波导色散c、多模色散。 25、功能型传感器可实现传光和敏感的作用,而非功能型传感器光纤只起传光作用。

《 光电子技术 》期末考试试卷(A卷)

西南科技大学2009—2010学年第1学期 《光电子技术》期末考试试卷(A卷) 学院: ___ 班级: 姓名:学号: ___________ 一、选择题(20分,2分/题) 1、光电子技术在当今信息时代的应用主要有(abcd ) A.信息通信 B.宇宙探测 C.军事国防 D.灾害救援 2、激光器的构成一般由(a )组成 A.激励能源、谐振腔和工作物质 B.固体激光器、液体激光器和气体激光器 C.半导体材料、金属半导体材料和PN结材料 D. 电子、载流子和光子 3、光波在大气中传播时,引起的能量衰减与(abcd )有关 A.分子及气溶胶的吸收和散射 B.空气折射率不均匀 C.光波与气体分子相互作用 D.空气中分子组成和含量 4、2009年10月6日授予华人高锟诺贝尔物理学奖,提到光纤以SiO2为材料的主要是由于( a ) A.传输损耗低 B.可实现任何光传输 C.不出现瑞利散射 D.空间相干性好 5、激光调制器主要有(abc ) A.电光调制器 B.声光调制器 C.磁光调制器 D.压光调制器 6、电光晶体的非线性电光效应主要与(ac )有关 A.外加电场 B.激光波长 C.晶体性质 D.晶体折射率变化量

7、激光调制按其调制的性质有(cd ) A.连续调制 B.脉冲调制 C.相位调制 D.光强调制 8、光电探测器有(abc ) A.光电导探测器 B.光伏探测器 C.光磁电探测器 D.热电探测元件 9、CCD 摄像器件的信息是靠( b )存储 A.载流子 B.电荷 C.电子 D.声子 10、LCD显示器,可以分为(abcd ) A. TN型 B. STN型 C. TFT型 D. DSTN型 西南科技大学2009—2010学年第1学期 《光电子技术》期末考试试卷(A) 二、判断题(20分,2分/题,对用“√”、错用“×”标记) 11、世界上第一台激光器是固体激光器。( T ) 12、在辐射度学中,辐射能量Q是基本的能量单位,用J(焦耳)来度量。( T ) 13、在声光晶体中,超声场作用像一个光学的“相位光栅”,其光栅常数等于光波波长λ。 ( F ) 14、在磁光晶体中,当磁化强度较弱时,旋光率α与外加磁场强度是成正比关系。( T ) 15、为了获得线性电光调制,通过引入一个固定2/π相位延迟,一般该调制器的电压偏置在T=50%的工作点上。( T ) 16、在磁光调制中的磁性膜表面用光刻方法制作一条金属蛇形线路,主要为了实现交替变化的磁场。( T )

《光电检测技术题库》

《光电检测》题库 一、填空题 1.光电效应分为内光电效应和外光电效应,其中内光电效应包括 和。 2.对于光电器件而言,最重要的参数是、和。 3.光电检测系统主要由光电器件、和等部分组成。 4.为了取得很好的温度特性,光敏二极管应在较负载下使用。 5.光电倍增管由阳极、光入射窗、电子光学输入系统、和等构成。 6.光电三极管的工作过程分为和。 7.激光产生的基本条件是受激辐射、和。 8.检测器件和放大电路的主要连接类型有、和 等。 https://www.wendangku.net/doc/828818134.html,D的基本功能是和。 10.已知本征硅材料的禁带宽度E g=1.2eV,则该半导体材料的本征吸收长波限为。 11. 非平衡载流子的复合大致可以分为和。 12.在共价键晶体中,从最内层的电子直到最外层的价电子都正好填满相应的能带,能量最高的是填满的能带,称为价带。价带以上的能带,其中最低的能带常称为,与之间的区域称为。 13.本征半导体在绝对零度时,又不受光、电、磁等外界条件作用,此时导带中没有,价带中没有,所以不能。 14.载流子的运动有两种型式,和。 15. 发光二极管发出光的颜色是由材料的决定的。 16. 光电检测电路一般情况下由、、组成。 17. 光电效应分为内光电效应和效应,其中内光电效应包括和,光敏电阻属于效应。 18.导带和价带中的电子的导电情况是有区别的,导带愈多,其导电能力愈强;而价带的愈多,即愈少,其导电能力愈强。 19.半导体对光的吸收一般有、、、和这五种形式。 20. 光电器件作为光电开关、光电报警使用时,不考虑其线性,但要考虑。 24.半导体对光的吸收可以分为五种,其中和可以产生光电效应。 22.光电倍增管由阳极、光入射窗、电子光学输入系统、和等构成,光电倍增管的光谱响应曲线主要取决于材料的性质。 23.描述发光二极管的发光光谱的两个主要参量是和。

光电技术复习资料

1、设受光表面的光照度为100lx ,能量反射系数0.6,求该表面的光出射度和光亮度(假定该表面为朗伯辐射体)。(θ cos dS dI L v v =)解:设受光表面光谱反射率相同,则每单 位表面反射的光通量为 601006.0=?==入反ρφφLm/m 2 这也就是该表面的光出射度M v 。 对朗伯辐射体,其光亮度v L 与方向无关,沿任意方向(与法线方向成θ角)的发光强度θI 与法线方向发光强度0I 之间的关系为θθcos 0I I = 每单位面积辐射出的光通量除以π即为其光亮度: 1.1914 .360 cos 1 ==== ==πφθv S v v v dS dI dS dI L C d /m 2sr 附:朗伯体法向发光强度I 0与光通量v Φ的关系 由定义,发光强度Ω Φ= d d I v ,所以在立体角Ωd 内的光通量:?θθθd d I Id d v sin cos 0=Ω=Φ在半球面内的光通量 ??== Φπ ππ?θθθ20 02 /0 sin cos I d d I v 2、计算电子占据比F E 高2KT 、10KT 的能级的几率和空穴占据比F E 低2KT 、10KT 能级的几率。 解:能量为E 的能级被电子占据的概率为 ) exp(11 )(kT E E E f F n -+= E 比E f 高2kT 时,电子占据比:1192.011) 2exp(11 2=+=+=e kT kT f e E 比E f 高10kT 时,电子占据比:5 10 1054.411-?=+=e f e E 比E f 低2kT 时,空穴占据比:1192.011 ) exp(112 =+=-+=e kT E E f f p E 比E f 低10kT 时,空穴占据比: 5 10 1054.411-?=+=e f p

光电检测技术题库试卷

光电检测技术题库试卷 一、单项选择题(每小题2分,共40分) 1.材料的禁带宽度,最大的是( C ) A. 金属; B. 杂质半导体 C. 绝缘体; D. 本征半导体. 2.紫外线频率的范围在( D ). A. 1011~1012 B. 108~109 C. 1013~1014 D. 1015~1016 3.等离子体是一种( B ). A. 气体光源 B. 固体光源 C. 液体光源 D. 激光光源4.费米能级Ef的意义是电子占据率为( D )时所对应的能级 A. 0; B. 0.1; C. 0.2; D. 0.5. 5.光源在指定方向上通过单位立体角内的辐射通量的多少,称为( B ). A. 辐功率; B. 辐强度; C. 辐照度; D. 辐出度 6.光子探测是利用入射光和磁,产生( B )。使材料的电学性质发生变化。通过测量电学性质的变化,可以知道红外辐射的强弱。 A. 光子效应 B. 霍尔效应 C. 热电效应 D. 压电效应7.在光源λ一定的情况下,通过半导体的透射光强随温度T 的增加而( B )。

A. 增加; B. 减少; C. 不变; D. 不能确定. 8.电子亲和势,是指电子从(A 差。 A.导带底能级 B. 价带顶能级 C. 费米能级 D. 施主能级 9.光纤通信指的是( B )。 A. 以电波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式 B. 以光波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式 C. 以光波作载波、以电缆为传输媒介的通信方式 D. 以激光作载波、以导线为传输媒介的通信方式 10.光电探测器单位信噪比的光功率,称为光电探测器的( C )。 A. 电流灵敏度; B. 光谱灵敏度; C. 噪声等效功率; D. 通量阈 11.N型半导体的费米能级处于禁带(B). A. 中间 B. 上部 C. 下部 D. 不确定. 12.PN结和光敏电阻的时间常数( B ). A前者大 B. 后者大 C. 一样大 D. 不能确定 13. 下列像管的性能指标( A )的值越高,像管的成像质量越好。

光电技术(A卷)试卷

图1 武汉理工大学考试试题纸(A 卷) 课程名称光电技术 一、 名词解释(每小题3分,总共15分) 1.坎德拉(Candela,cd) 2.外光电效应 3.量子效率 4. 象增强管 5. 本征光电导效应 二、 填空题(每小题3分,总共15分) 1. 光电信息变换的基本形式 、 、 、 、 、 。 2.光电倍增管是一种真空光电器件,它主要由 、 、 、 和 组成。 3. 发光二极管(LED)是一种注入电致发光器件,他由P 型和N 型半导体组合而成。其发光机理可以分为 和 。 4. 产生激光的三个必要条件是 。 5. 已知本征硅的禁带宽度为g E ,要使该材料有光电子产生,其入射光波的最大波长为 。 三、如图1所示的电路中,已知R b =820Ω,R e =3.3K Ω,U W =4V ,光敏电阻为R p ,当光照度为压为6V ,80lx 是为9V 。设光敏电阻在30~100之间的γ值不变。 试求:(1) 输出电压为8V 时的照度; (2)若e R 增加到6 K Ω,输出电压仍然为8V ,求此时的照度; (3) 输出电压为8V 时的电压灵敏度。 四、 如果硅光电池的负载为R L 。(10分) (1)、画出其等效电路图; (2)、写出流过负载的电流方程及开路电压和短路电流; (3)、标出等效电路图中电流方向。 五、 简述PIN 光电二极管的工作原理。为什么PIN 管比普通光电二极管好? (10分) 六、 1200V 负高压供电,具有11级倍增的光电倍增管,若倍增管的阴极灵敏度S K 为20uA/lm ,阴极入射光的 照度为0.1Lx ,阴极有效面积为2cm 2 ,各倍增极二次发射系数均相等(4=δ),光电子的收集率为98.00=ε, 各倍增极的电子收集率为95.0=ε 。(提示增益可以表示为N G )(0εδε=) (15分) (1) 计算光电倍增管的放大倍数和阳极电流。

07级光电技术复习题

一、选择 1.利用晶体自发极化特性的光电探测器是 [热释电探测器 ] 2.以下各量中不属于辐射度量的是 [ ] A. 辐出度。 B.发光强度。 C. 辐照度。 D. 辐亮度。 3.利用外光电效应的光子探测器是 [ 光电子发射探测器 ] 4.以下各物中不属于光伏探测器的是[ ] 光电二极管、发光二极管、pin管、雪崩二极管 二、简单回答 1.光电池有哪些性能参数?(1)光照特性。(2)光谱特性。(3)温度特性。〔4〕频率特性。(开 路电压、内阻、电容量、寿命)。 2.光电倍增管的放大倍数[电流增益]与哪些因素有关?放大倍数[电流增益] G=f(gδ) n。与第—倍增极对阴极发射电子的收集率f、倍增极间的传递效率g、倍增极的倍增系 数δ以及倍增极个数n有关。 3.光子探测器有哪几种?(1)光电子发射探测器。(2) 光电导探测器。(3) 光伏探测 器。(4)光电磁探测器。 4.温差电效应包含哪几种效应?(1)塞贝克效应。(2)珀耳帖效应。(3)汤姆逊效 应· 5光伏探测器按照对光照敏感结的种类可分为哪几种类型?光伏探测器按照对光照敏感结 的种类可分为pn 结型、pin结型、金属半导体结型(肖特基势垒型)和异质结型。 三、简单叙述题) 2.简述热释电探测器的热释电效应。(1)某些物质自发极化选择性,表面带电,成为极性 晶体。(2)平时被自由电荷补偿而不显极性。 (3)自发极化与温度有关,当物质吸收光辐射升温时,自发极化加强。(4)而自由电荷补 偿需要较长时间。如果温度快速变化,则表面有随之变化的电荷。 3.光子探测器和热探测器特性上有何差别。 光子探测器热探测器 机理光子效应光热效应 光谱响应选择性非选择性 响应量电压、电流和温度有关量

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